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IM0094 2021全球碳纖維復合材料市場報告(三)
7.7. 汽車應(yīng)用市場

2021年的市場需求為9,500噸,對比2020年的12,500噸,有3,000噸的降低,其主要原因是寶馬公司在2020年底停產(chǎn)了復合材料車型I8,又在2021年7月停產(chǎn)了I3。我們估計影響了近5,000噸碳纖維的需求, 加上其他零部件、改裝市場的增長,總量減少約3,000噸。
2021年在汽車復材領(lǐng)域,主要有如下大事:Saint Jean Industries圣約翰工業(yè)公司(法國)采用Hexcel公司預浸料生產(chǎn)的混合碳纖維/鋁懸架轉(zhuǎn)向節(jié);由Williams Advanced Engineering(英國)開發(fā)的CFRP 叉臂在90秒鐘內(nèi)用再生碳纖維和RraceTRAK工藝成型;Rassini(Piedras Negras,墨西哥)為MY2021福特F150皮卡車開發(fā)的碳纖維后懸架系統(tǒng);意大利Polynt Composites公司、瑞士AOC公司和帝人汽車技術(shù)公司(原中國唐山CSP VICTALL)在過去幾年里都增加了新的 SMC 生產(chǎn)線,所有新增的SMC生產(chǎn)線都有能力生產(chǎn)碳纖維SMC, Polynt還在其產(chǎn)品中引入Polynt-RECarbon再生纖維SMC產(chǎn)品,以及分別具有UD和織物增強功能的UDCarbon和TXTCarbon混合物;Bucci Composites SpA(意大利法恩扎)宣布為英國汽車制造商Bentley的Bentayga SUV開發(fā)22英寸全碳纖維車輪。據(jù)說這是有史以來最大的全碳纖維車輪,它是通過高壓RTM(HP-RTM)制造的,每個車輪可減輕6公斤的重量。
新能源汽車的電池盒,2021年的趨勢是利用玻璃纖維復材替代碳纖維或其他材料。而碳纖維汽車輪轂則有從小批量超豪華車,逐步走向較大批量豪華車的標配,這可能為碳纖維帶來萬噸級別的需求。
7.8. 建筑應(yīng)用市場

本領(lǐng)域是一個廣泛意義的建筑,不僅包括我們通常意義的建筑,也包括了建筑機械、橋梁、隧道及工業(yè)管道等,復合材料的應(yīng)用主要有如下幾個領(lǐng)域:1.建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的補強:2.藝術(shù)型建筑的主體結(jié)構(gòu);3.建筑機械;4.新建大跨/空間結(jié)構(gòu);5.管道補強。
上述應(yīng)用市場中,有80-90%的碳纖維用于建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的加固補強,在城市更新的大背景下,相關(guān)部委在《交通強國建設(shè)綱要》、《建設(shè)工程抗震管理條例》等多項文件中提到結(jié)構(gòu)加固的重要性,2022年中央1號文中再次強調(diào)農(nóng)村公路安全以及危橋改造,國內(nèi)結(jié)構(gòu)加固市場以約每年20%以上的速度快速增長?,F(xiàn)階段基礎(chǔ)設(shè)施加固材料領(lǐng)域除福瑞斯、西卡、東麗等國外品牌,以上海悍馬為代表的國產(chǎn)品牌正在快速崛起并已被國內(nèi)外市場廣泛認可,這些行業(yè)優(yōu)質(zhì)企業(yè)的崛起,也對曾經(jīng)混亂的國內(nèi)市場做了一場洗牌,“魚龍混雜”的狀況有了根本性的改變。此外,隨著三亞體育場、聊城徒駭河大橋等碳纖維索結(jié)構(gòu)的建成,碳纖維復合材在新建大跨/空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅猛,有望在未來幾年大幅替代傳統(tǒng)的鋼索。
2021年12月,國內(nèi)首座承載千噸級碳纖維斜拉索車行橋掛索儀式跨徒駭河大橋項目舉行。大橋全長388米,主橋采用鋼塔雙索面蓮花型,創(chuàng)新采用Φ7-121規(guī)格碳纖維復合材料斜拉索,最大承載力超過1000噸,是目前國內(nèi)工程應(yīng)用的最大規(guī)格、最大承載力的碳纖維索。這是碳纖維拉索在國內(nèi)車行斜拉橋中的首次應(yīng)用,形成了國內(nèi)最大噸位的國產(chǎn)碳纖維索錨體系,大橋建成后將成為世界上最大跨度碳纖維索斜拉橋。該項目由中國建筑集團第八工程局牽頭承建,柳工集團歐維姆機械股份有限公司承擔了碳纖維復材斜拉索錨固系統(tǒng)的設(shè)計和制造,南京海拓復合材料有限責任公司承擔了碳纖維復合材料索體的制造,中復神鷹提供了碳纖維。
斜拉索大橋是中國橋梁的主要形態(tài),中國也是最大的市場,跨徒駭河大橋的成功示范具有里程碑意義。這完全可以發(fā)展為中國應(yīng)用生態(tài)、具有巨大需求的特色市場!
7.9. 電子電氣應(yīng)用市場

2021年,電子電氣領(lǐng)域,市場在平穩(wěn)增長。
首先是功能性應(yīng)用領(lǐng)域:短切碳纖維增強塑料具有防靜電、電磁屏蔽等功能在復印機、打印機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)傳輸電纜接頭等產(chǎn)品早已經(jīng)有成熟應(yīng)用,對比其他的如炭黑、金屬等類似材料,碳纖維增強塑料的成本降低,會帶來這個市場的穩(wěn)定擴展。
力學增強方面:主要的產(chǎn)品形態(tài)有長碳纖維增強塑料(LFT)和連續(xù)碳纖維增強材料。LFT其實是一個介于短切與連續(xù)之間、兼顧了成本與性能的一個很有前景的產(chǎn)品形態(tài),然后,熱塑界面的問題,如何在塑料中保持較長的長度及均勻分散問題,這些技術(shù)障礙阻礙了這個產(chǎn)品的更廣闊的應(yīng)用。連續(xù)碳纖維增強材料,主要是用于輕薄筆記本的殼體,其中有經(jīng)典工藝的熱固殼體,也有熱塑殼體。
2021年,行業(yè)主要新聞是:Carbon Mobile公司推出碳1 MK II智能手機 由朗盛TepEX DyalLITE熱塑性增強1K連續(xù)碳纖維長絲制造;東麗在CAMX2021上展示由Cetex TC920 PC/ABS碳纖維編織層壓板制造的惠普Buffalos筆記本電腦外殼;Isotruss碳纖維發(fā)射塔發(fā)布支持全球5G電信部署,與鋼塔相比,創(chuàng)新的IsoTruss?點陣網(wǎng)格設(shè)計需要更少的碳纖維來制造通信塔,進一步縮小價格差距并與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)競爭,同時提供額外的附加價值。
7.10. 船舶應(yīng)用市場

目前,船舶領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求主要是:競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。多年來,除了競賽類船舶,近幾年,電動水翼船、水上出租車,高速客輪紛紛采用碳纖維復合材料,形成新的增長熱點。
2021,船舶市場保持了持續(xù)高增長(美國國家船舶制造商協(xié)會報告統(tǒng)計數(shù)據(jù))。根據(jù)復材世界信息:7.7 米長的電動水翼船 CandelaC-7號稱其能源效率是氣動滑行船的 4-5 倍,并且由于其碳纖維/環(huán)氧樹脂和輕質(zhì)船體,使成本降低了 95%;2021年5月,Candela推出了一款P12電動水翼水上出租車,來取代柴油動力渡輪。9.5米長的P-12在全景式客艙中最多可搭載12名乘客。Candela報告說,使用相同的 CFRP 水翼系統(tǒng)和已在C-7 中得到驗證的船體結(jié)構(gòu),P-12每名乘客消耗的能源比家用汽車少,與內(nèi)燃機船相比,運行成本低90%。
2021年11月,網(wǎng)絡(luò)信息:港航集團所屬珠江船務(wù)下屬中威公司建造的國內(nèi)首艘總長超過40米全碳纖維結(jié)構(gòu)高速客輪“海珠灣”號在南沙小虎島造船基地碼頭順利下水,該船舶即將投入琶洲客運公司使用。

7.11. 電纜芯應(yīng)用市場

2021年,我們統(tǒng)計的全球需求是1,100噸,對比2020有一定增長。而行業(yè)內(nèi)部統(tǒng)計,估計只有750噸,比去年稍有下降。
2021年,中復碳芯在碳纖維復合芯導線的基礎(chǔ)上開發(fā)了光纖碳纖維復合芯導線、多股絞碳纖維復合芯導線。在多股絞碳纖維復合芯技術(shù)基礎(chǔ)上,拓展開發(fā)多股絞碳纖維復合材料絞合索。中復碳芯開發(fā)的光纖碳纖維復合芯導線已經(jīng)在國內(nèi)國網(wǎng)試驗線上應(yīng)用。多股碳纖維復合芯導線使得碳纖維復合芯的彎曲直徑由55D提升到45D,對復雜地形的施工更友好,保障線路施工中產(chǎn)品質(zhì)量。中復碳芯開發(fā)的多股絞碳纖維復合芯導線已出口厄瓜多爾,并且和遼寧省電力公司聯(lián)合申請了柔性復合材料導線的科技項目。碳纖維復合材料絞合索也已在臨泉大橋上得到了試用。
江蘇易鼎復合技術(shù)有限公司開發(fā)了金屬-碳復合材料型線,目前在試驗測試階段。
國際上,碳纖維復合芯導線代表公司CTC Global一直專注于該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)品在各國家電網(wǎng)工程上的應(yīng)用,從歐專局專利技術(shù)顯示,其2019年申請了光纖碳纖維復合芯導線的專利,并在24個國家進行了布局。近兩年,其承擔了印度、巴基斯坦、尼泊爾、葡萄牙、孟加拉國、墨西哥、越南、不丹等國家電網(wǎng)的碳纖維復合芯導線舊線改造項目或光伏電站的新架電纜的建設(shè)。
7.12. 其他應(yīng)用市場
軌道交通
2021年1月15日高溫超導磁浮原理樣車在西南交大磁浮試驗線成功下線,該樣車采用全碳纖維復合材料車體、低阻力頭型,標志著高溫超導高速磁浮工程化研究從無到有的突破;先進結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向架碳纖維側(cè)梁相對于傳統(tǒng)鋼板焊接側(cè)梁重量減輕80%,為轉(zhuǎn)向架減重、節(jié)能、成本降低提供支撐。該車體是上海晉飛碳纖科技股份有限公司、上海石化與中車相關(guān)部分聯(lián)合研發(fā)的。
2021年1月,中國中車第七代時速200公里磁浮列車亮相:碳纖維車體和懸浮架是唐山機車公司聯(lián)合上海晉飛碳纖科技股份有限公司開發(fā),較原金屬材質(zhì)的車體減重30%、選附件減重33%,載客提升20%,提高了牽引效率、降低了懸浮能耗。
2021年7月,由中國中車承擔研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的我國時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島成功下線,該車型廣泛采用了碳纖維復合材料。


2021年12月,上海浦東新區(qū)臨港中運量氫動力數(shù)字軌道膠輪電車下線,中車公司聯(lián)合上海晉飛碳纖維科技有限公司開發(fā)了纖維復合材料司機室和操作臺,降低了車身重量,司機室結(jié)構(gòu)的優(yōu)化大幅提升了舒適性。

綜合目前的應(yīng)用情況分析,雖然碳纖維復合材料在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用離實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)還有一定的距離,但是隨著我國碳纖維復合材料上下游產(chǎn)業(yè)的成熟發(fā)展,原材料及工藝制造成本大幅下降,必將加快推動軌道交通車輛碳纖維復合材料工程化應(yīng)用進程,使先進復合材料成為車輛主/次承載結(jié)構(gòu)材料代際替換的首選。
碳纖維功能材料
碳纖維的主要功能性應(yīng)用,除了傳統(tǒng)的阻燃材料:預氧絲、預氧氈,還有傳統(tǒng)的熱場材料:碳氈、石墨硬軟氈、電熱毯;還有傳統(tǒng)的防靜電、電磁屏蔽材料:短切碳纖維、磨粉增強塑料等等。
新型的碳纖維功能材料,主要有:
A. 燃料電池的氣態(tài)擴散層(GDL);
B. 液流電池的電極材料的碳氈(石墨氈);
C. 替代鉛酸電池的鉛板電極的碳氈板;
D. 替代鋰離子電池的能量密度的多微孔碳纖維材料;
E. 預氧氈+二氧化硅氣凝膠復合材料
2021年,主要的新聞是:Grupo Antolin(Burgos,西班牙)宣布了對碳納米纖維進行研究,實驗室測試中取得了非常理想的結(jié)果,生產(chǎn)出的MEA(膜電極組件)裝置在電力方面的產(chǎn)量與市場上的相當。他們使用一半的鉑便實現(xiàn)了這一目標,在相同的運行周期后,降解水平降低了10倍;美國Hexcel宣布其參與Dolphin項目以開發(fā)顛覆性PEM燃料電池堆,Hexcel提供輕質(zhì)PrimeTex spread展絲織物、HexMC模塑料和HexPly預浸料和預浸料層壓板,這些材料將應(yīng)用于端板、氣體擴散層和雙極板。
8 觀察與思考
2021-2022年將會是中國碳纖維的重要轉(zhuǎn)折點:既是上個十年, 碳纖維行業(yè)勵精圖治、取得偉大成績的一個總結(jié)期,又是下一輪發(fā)展戰(zhàn)略確定的起點。在上一輪發(fā)展中,我們不光解決了“從無到有”與“從小到大”的問題,國防急需的品種有了基本正常的供應(yīng);更為重要的是,我們構(gòu)建了工業(yè)應(yīng)用碳纖維的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),形成了一批可以在市場上生存與發(fā)展的企業(yè),且在相當程度上,實現(xiàn)了全面與系統(tǒng)的國產(chǎn)化,大部分技術(shù)已經(jīng)進入了自主研發(fā)與正向設(shè)計的較高水平。這個能力對國家產(chǎn)業(yè)安全至關(guān)重要,已經(jīng)相當程度上解決了“卡脖子”的問題;碳纖維本身就具有軍民兩用的天然屬性,東麗作為世界頂尖的碳纖維生產(chǎn)廠家,美國出于軍工產(chǎn)業(yè)安全考慮,東麗的碳纖維幾乎沒有用到其國防軍工上,但無人會質(zhì)疑東麗產(chǎn)品在各類軍工上的適用性;所以,產(chǎn)業(yè)能力的全面建設(shè),才是國家安全的最堅實的保障!
反思上一輪的發(fā)展,我們存在什么問題呢?還是上述我們肯定的方面,技術(shù)質(zhì)量能力的構(gòu)建不足,從自由競爭的市場角度看,我們還未有一家企業(yè),具備國際競爭優(yōu)勢。當然這與我們僅僅二十年的工業(yè)歷史直接相關(guān)。我們?nèi)魏我患业奶祭w維,無論什么牌號,在性價比方面,如果在海外市場與對手公平競爭,我們都是輸。另外一個嚴重問題:上一輪的發(fā)展中,尤其最近三年,主要由于風電葉片、加上光伏及壓力容器等的需求旺盛,導致短期的供不應(yīng)求,價格上漲,激發(fā)了多家碳纖維企業(yè)的太過熱情的擴產(chǎn),包括一些不知深淺的新進入者。我們不反對擴產(chǎn),我們反而支持有技術(shù)增值的更大擴產(chǎn),比如大絲束碳纖維,是不少工業(yè)應(yīng)用的標配,從2012年,我們公開呼吁要大發(fā)展,直到十年后的今天,市場的供應(yīng)還遠遠不足,請大家注意,目前國際公認的大絲束是指48K或之上,不是早些年24K以上的概念;大絲束全球供給嚴重不足,東麗旗下的ZOLTEK這些年都在拼命擴產(chǎn),據(jù)說,它的纖維售價13美元/公斤,依然有不錯的毛利,假如你的24-30K,也能有類似的低成本技術(shù),你的擴產(chǎn)當然是有效的,成本做不到,性能與質(zhì)量有較大幅度提升,比如你的48K能做到T700性能,當然也有很強的性價比競爭優(yōu)勢, 擴產(chǎn)理所應(yīng)當!我們反對的是:對提質(zhì)增效無幫助的簡單重復擴建。
碳纖維領(lǐng)域依然有巨大技術(shù)進步空間。提質(zhì)增效起碼有如下意義:1. 性能的提升,2. 質(zhì)量的提升,3. 生產(chǎn)效率的提升,4. 成本的降低。決定這些的因素很多:比如工藝技術(shù)、裝備技術(shù)、操作技能、工程建設(shè)及管理、生產(chǎn)管理、企業(yè)經(jīng)營、資源要素成本等等方面。碳纖維應(yīng)用行業(yè)曾經(jīng)低劣的“假冒偽劣”,用黑色纖維冒充碳纖維,要想通過“偷工減料”去降低成本,基本無運作空間。只能依靠技術(shù)去降低成本,今天,問問碳纖維企業(yè),哪個降低成本的技術(shù)不是高難技術(shù)?PAN基原絲到碳化得率能否更接近理論值?這是值上億元的技術(shù);腈綸與原絲生產(chǎn)的區(qū)別中,如何去評估性價比而決策最優(yōu)?這涉及到每噸原絲數(shù)千元的成本差異;原絲油劑成本高,有機硅行業(yè)是否有人來攻克這個問題,把每噸原絲從數(shù)千元降低到數(shù)百元?每年為大規(guī)模原絲企業(yè)節(jié)約小一億成本?預氧化耗時長,高能高排,能否做大幅度下降,讓單線成本降低數(shù)千萬元?低溫馬弗在800℃以上壽命不到一年,能否研發(fā)長壽命裝備,為用戶節(jié)約數(shù)千萬元?整個碳化線消耗了大量的氮氣,能否有技術(shù)大幅度降低?為單線節(jié)省數(shù)百萬元?全是技術(shù)要解決的問題!
有人問:國際碳纖維巨頭在干啥?是否對碳纖維技術(shù)有奇招?我們能否一步跨域,直接“彎道超車”?這是行業(yè)從事碳纖維產(chǎn)業(yè)之初,經(jīng)常產(chǎn)生的問題。當我們在行業(yè)浸潤越久,我們就越能體會與感知碳纖維巨頭的作為。他們確實有奇招在研發(fā)中:比如以“節(jié)能降耗、碳化單線萬噸”為目標的日本NEDO的所謂第二代碳纖維技術(shù),這個代差技術(shù)要進入規(guī)模產(chǎn)業(yè),從頭到尾,起碼需要25-30年時間,其中還存在技術(shù)是否成功的風險。所以,我堅信:所有的巨頭其實也是圍繞上述的紛雜的技術(shù)問題做長期的積累與提升,這就是“硬科技”的通常做法:很難出現(xiàn)“一招鮮、吃遍天”的美事與捷徑,更多是對大系統(tǒng)內(nèi)的紛繁復雜技術(shù)問題,逐一擊破、長期積累、終究形成堅不可摧的系統(tǒng)競爭優(yōu)勢!而這個,是通常中國式小聰明很難接受與踐行的。二十多年的大浪淘沙,沉淀了一代碳纖維人,有如此的堅韌與執(zhí)著,這是上個周期取得偉大成績的根本原因。在生活壓力巨大及浮躁的社會環(huán)境之下,希望能帶動年輕一代,繼續(xù)堅韌與執(zhí)著,這是產(chǎn)業(yè)興旺的正道!
1. 新的供需關(guān)系及應(yīng)對措施
近幾年,碳纖維市場增長的主要動力是風電葉片,我們先來了解2021年全球風電發(fā)展的一些情況,根據(jù)全球風能理事會(GWEC)的《全球風能報告2022》信息:2021年,全球風電裝機新增93.6 GW(并網(wǎng)容量)。中國及美國這全球兩個最大風電市場的陸上風電新增安裝量有所下降,分別為30.7 GW和12.7 GW,但其他地區(qū)紛紛創(chuàng)造歷史新高。歐洲、拉丁美洲、非洲及中東的陸上新增裝機分別增長了19%、27%及120%。全球海上風電在2021年實現(xiàn)了21.1 GW的新增并網(wǎng)(為2020年的三倍多),創(chuàng)造了歷史最好成績。中國一枝獨秀,其海上風電增量占全球的80%,這也讓中國超越英國成為全球海上風電累計裝機最多的國家。對于供應(yīng),彭博能源財經(jīng)發(fā)布了如下排名,前十名中六家中國企業(yè),其他國外企業(yè)是歐美四強:VESTAS, SIMENS GAMESA, GE 及NORDEX。

整個風電市場的特點:中國的市場及供應(yīng)均大約是全球的一半,中國廠家主要玩中國市場,歐美四強主要玩非中國市場(在中國市場份額幾乎可以忽略)。風電另一個特點是:國內(nèi)定價是按照風機額定功率的單價,而國際更重視LCOE (平準化度電成本),前者死拼成本,更注重降低成本,后者拼性價比,更注重技術(shù)進步的綜合效益,顯然后者國際更科學;回到碳纖維用量,我們估算VESTAS去年大約25,000噸,中國風電企業(yè)消耗了大約4,500噸,歐美其他企業(yè)消耗了3,500噸。
對于當前的行業(yè)發(fā)展水平:碳纖維為風電所用,顯然不可能是成本驅(qū)動的,而是技術(shù)驅(qū)動的,但是國內(nèi)風電市場的游戲規(guī)則又沒有與國際接軌,是成本驅(qū)動型的,這是如何去化解這個困局?
從風電產(chǎn)業(yè)角度,無論是通過走出國門,還是通過行業(yè)協(xié)會,推動國內(nèi)風電市場與國際接軌,形成LCOE的定價機制,不形成一個“技術(shù)驅(qū)動”型行業(yè)文化,不要說碳纖維用不上,很多創(chuàng)新技術(shù)都無施展空間。從碳纖維角度,提高性價比是行業(yè)自身競爭的需要,無論你的碳纖維應(yīng)用在哪個行業(yè),哪怕是利潤豐厚的航空航天領(lǐng)域,不提升性價比,也沒有持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。換一個角度,如果你能在風電“殘酷”的成本壓力下生存,就可以“笑傲江湖”了。
風電與碳纖維產(chǎn)業(yè)只有精誠合作,才可能產(chǎn)生獨特的成果:首先,雙方產(chǎn)業(yè)都還在蓬勃發(fā)展之中,沒有道理去用靜態(tài)思維看問題?;仡橵ESTAS在20年前嘗試用碳纖維,那個年代,碳纖維不光貴,質(zhì)量還奇差,他們一路堅持下來,才有今天的輝煌;碳纖維人也應(yīng)有發(fā)展的眼光來處理合作,我們今天的產(chǎn)品性價比確實比不上ZOLTEK,而ZOLTEK當年開發(fā)的PX-35,也不是為風電量身定制的品種?。轱L電定制產(chǎn)品及復材工藝,依然是大有可為的,其中也有海量的降低成本的空間。這些均需要雙方或者兩個行業(yè)的精誠合作。一些風電企業(yè)計劃進入碳纖維行業(yè),認識到碳纖維對未來風電的戰(zhàn)略意義是對的,有一點忠告:決策者在科研中,如果沒有發(fā)現(xiàn)頭痛的技術(shù)難點及實證有效的解決方案;精算成本長期競爭不過現(xiàn)存碳纖維企業(yè),希望您冷靜與謹慎!因為你的熱情很可能不光讓您企業(yè)背上沉重的包袱,還會禍害碳纖維行業(yè)。
風電市場之外,目前確定持續(xù)增長的市場是碳碳復材、壓力容器;體育休閑也會保持穩(wěn)定強勁增長;軌道交通有較大的潛力,通過多年的科研積累,已經(jīng)逐步展示其需求潛力;盡管遭遇疫情影響,商用航空受挫,但是無人機蓬勃發(fā)展,飛行汽車很快會進入量產(chǎn),國際單通道飛機采用碳纖維的趨勢已經(jīng)明顯,這個市場是值得期待的;這些應(yīng)用市場的發(fā)展與碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展也是相輔相成的,需要形成精誠合作,不能只是停留在買賣關(guān)系上,需要組建應(yīng)用生態(tài)鏈攻關(guān)聯(lián)盟。
通過上一輪的發(fā)展,碳纖維產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的“疆域劃分”,從事航空航天的碳纖維企業(yè),我們稱之為“嚴格認證小絲束”,工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi):高性能小絲束、常規(guī)性能小絲束、大絲束(含高性能),共形成四種類型的生產(chǎn)技術(shù),各有特點??梢愿鶕?jù)各自的優(yōu)勢與不同應(yīng)用市場去匹配深入發(fā)展,建立各自特色與深度的生態(tài)鏈。全盤通吃并非當前明智的做法,如果整個產(chǎn)業(yè)均按此思路發(fā)展,就會再次跌入低水平重復建設(shè)、血拼價格的陷阱。
2.優(yōu)質(zhì)材料是市場的永恒之愛
在我國近三年的紅火的發(fā)展中,由于世界碳纖維供應(yīng)的短缺,我們每家企業(yè)的生意非常紅火,均能實現(xiàn)無庫存銷售。其中,也出現(xiàn)不少用戶對性能質(zhì)量不滿意而忍氣吞聲的情況。對比之前日本,尤其是東麗的纖維,我們的性能質(zhì)量不穩(wěn)定,纖維加工性能較差,并沒有通過這一輪擴產(chǎn)有根本性的提升,這無疑是行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的隱患。我們每家工廠需要清晰認識到:本輪的熱銷,主要是因為市場供應(yīng)短缺的原因,并非產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)之功。而當市場供需平衡、甚至供過于求,選擇權(quán)就重新回到用戶手中,這時,質(zhì)量問題又會重新成為各家企業(yè)管理者案上最頭疼的事。而這一天,根據(jù)我們前面章節(jié)對中國市場的分析,肯定會在2022年到來。潮水退后的裸泳者就會現(xiàn)身。
中國碳纖維上一輪的發(fā)展中(2002-2012),除了“簡單技術(shù)重復投資”的毛病,還有另外一個毛病,就是類似“畝產(chǎn)萬斤”的吹牛比賽:張家搞出T700,李家就必須T800, 王家就只能T1000了。當然航空航天確實有一定的需求,也確實有一部分企業(yè)是腳踏實地做這些攻關(guān)的,而干實事的人與企業(yè)更加低調(diào),很少對外吹牛,而吹牛最兇的幾家企業(yè),早已經(jīng)消失在人海之中。
在本一輪發(fā)展中(2012-2022),因為有實事做,大家也就沒啥工夫吹牛了,也很少有人去比拼T700\T800\T1000了;大浪淘沙,靠吹牛與靠坑蒙拐騙的人也都沉入江底了。我們?nèi)〉玫淖畲蟪删褪牵簢壹毙璧奶祭w維基本有了保障,對于民用,高效地建設(shè)生產(chǎn)線、很快開好生產(chǎn)線并出產(chǎn)品,恰逢市場好,大家都忙于擴產(chǎn)能;本輪初期提出的“提質(zhì)增效”共識,完成了一半“增效”,而“提質(zhì)”方面的工作并無根本的提升。
碳纖維的質(zhì)量主要是由性能的穩(wěn)定性及工藝加工性組成。性能的穩(wěn)定性包括了力學性能(主要是拉伸強度及模量)及物理性能(線密度)的離散系數(shù)。復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計通常采用B基準值(95%的置信度下至少有90%的數(shù)據(jù)高于它)。碳纖維的性能離散系數(shù)越小,復合材料的許用值才大,就可減輕結(jié)構(gòu)重量與成本。所以,離散系數(shù)的重要性甚至大于力學性能本身。工藝加工性主要包括紗錠等長,少毛絲毛團、不劈絲、無翻轉(zhuǎn)與加捻、展絲性好、不同后處理工藝的漿料匹配等。目前,我們國產(chǎn)碳纖維最大的問題是毛絲問題。同樣的預浸或織造設(shè)備,與之前的進口絲對比,清潔絲道的人工大幅度增加。纖維的展絲性,國產(chǎn)與日本纖維也有較大差距,這導致絲束的不均寬,預浸料與織物的均勻性不佳,為制造超薄熱固性預浸帶及熱塑性預浸帶形成了困難。
我們不鼓勵企業(yè)在T300/T700\T800\T1000 方面去做吹牛比賽,我們希望我們的企業(yè)在質(zhì)量上:在離散系數(shù)上,毛絲上,展絲性等等方面去做市場競爭、敢于向市場去“吹?!?、去保證;因為我們相信,只要企業(yè)關(guān)注質(zhì)量,只要一段時間的經(jīng)驗積累,性能穩(wěn)步提升是個自然而然的事情。
3.碳纖維行業(yè)必須相當長時間內(nèi)高舉“技術(shù)驅(qū)動”大旗
看著行業(yè)內(nèi)有企業(yè)利用產(chǎn)業(yè)鏈資源把控、利用規(guī)模來提升競爭力,我們不敢茍同。主要的理由是對產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段的判斷,我們反復講:碳纖維依然處于幼兒期,其技術(shù)發(fā)展的空間依然很大。所以,幼兒期的主要矛盾是技術(shù)的競爭;當技術(shù)發(fā)展遇到天花板時,行業(yè)內(nèi)企業(yè)技術(shù)趨于一致水平時,成熟期的主要矛盾就是規(guī)模效應(yīng)及上下游資源整合實力。所以,不同時期應(yīng)該有相應(yīng)的策略。
技術(shù)競爭是“八仙過海、各顯神通”,不光大家心服口服,且心懷尊敬、努力學習,這是將行業(yè)帶入持續(xù)健康發(fā)展的正路,而規(guī)模效應(yīng)及上下游資源整合實力的關(guān)鍵是企業(yè)資金能力。當前中國碳纖維主要企業(yè)均是大塊頭央企及國企,要“擴軍備戰(zhàn)”搞對抗,誰都有這個實力。當這條路上,誰也搞不服誰的時候,大家再坐到一起談如何銷毀“核武”,或如同歐佩克一樣,談每家關(guān)閉多少生產(chǎn)線?從國家利益層面,這么干劃算嗎?在大家規(guī)模與資源對抗的過程中,一定有人殺紅了眼,開始“惡意人力資源整合”(相互間挖人與挖墻角),讓核心技術(shù)在各廠家之間亂傳。幾年下來,這些野蠻的、無序的競爭,必然把行業(yè)帶入“萬劫不復”的悲慘境地,看著歐美幾個巨頭依然霸據(jù)領(lǐng)先地位,我們這代碳纖維人情以何堪?
碳纖維技術(shù)是個極其復雜的技術(shù)系統(tǒng):從原輔料的質(zhì)量,到原絲及碳化的各個工序,里面都蘊含了大量的基礎(chǔ)研究、工藝及裝備的認知、參數(shù)及經(jīng)驗。而這其中,最基礎(chǔ)的是認知。我們的認知來源于哪兒?對基礎(chǔ)研究的理解程度,對先進企業(yè)與專家的學習,自身工程實踐中的經(jīng)驗。行業(yè)有幾本教科書,曾經(jīng)是不少企業(yè)的入門教材,意義非常重要,盡管其中有不少錯誤;之后向國際先進企業(yè)及專家學習,其中不少認知得到了實踐的證明與支持,逐步變成了我們自己的認知。但總體上,產(chǎn)業(yè)的認知還是以外來為主。我們還沒有形成足夠的研發(fā)能力去不斷生產(chǎn)先進認知。
研發(fā)能力的薄弱,是當前碳纖維產(chǎn)業(yè)的重大問題:一類是學術(shù)與技術(shù)基礎(chǔ)的研究,產(chǎn)業(yè)發(fā)展之前, 主要是縱向課題引導下做研究,采取是跟隨國際先進企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展思路。產(chǎn)業(yè)發(fā)展之后,不少教授學者的精力放到了轟轟烈烈的產(chǎn)業(yè)建設(shè)中,研究工作多少有些耽誤;另一類是企業(yè)工程技術(shù)的研究,早期生意不好時,大家還多少能靜心做一些研究,生意一好,為數(shù)不多的工程技術(shù)人員精力主要放在了新生產(chǎn)線的建設(shè)上,之前的改進提升工作,沒有時間去做,研發(fā)工作又停頓下來。這些導致了整個行業(yè)的研發(fā)投入與能力是有所下降的。
如何去增強行業(yè)的研發(fā)及創(chuàng)新能力?首先要改變跟隨型的思想,建立技術(shù)自信。的確,對于很多產(chǎn)業(yè),我們均是從歐美學習而來,我們必然有“知其然、不知其所以然”的心虛、沒有可復制的就不會思考的階段。當我們逐步熟悉了關(guān)鍵技術(shù),尤其具備正向設(shè)計能力的時候,我們就需要根據(jù)基本的原理去思考問題,多實踐,多犯錯!我們無需害怕犯錯,更無需害怕失敗,我們需要去習慣失敗、去歡迎失敗,因為創(chuàng)新總是藏在一屋子失敗的某個角落中的??纯慈祟惖慕^大多數(shù)偉大工程科技創(chuàng)新,你也會發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律。
4.碳纖維行業(yè)要探索工業(yè)文明之道
改革開放以來,我們的制造業(yè)取得了舉世矚目的成就,大量的產(chǎn)品位居世界第一。中國制造確實以“價廉物美”成為國家名片。然后,細數(shù)之下,多為技術(shù)含量不高的產(chǎn)品。對于高科技,尤其是硬科技,我們有太多“卡脖子”,這是個非常復雜的問題。竊以為:先進工業(yè)文明是個基礎(chǔ)性問題,此處的“工業(yè)文明”一詞不是針對“農(nóng)耕文明”的意涵,是指:對技術(shù)發(fā)展空間巨大的新興產(chǎn)業(yè),避免同質(zhì)化無序競爭的低水平重復建設(shè),樹立技術(shù)競爭優(yōu)先、生態(tài)鏈建設(shè)優(yōu)先、有競爭、更有合作的先進工商業(yè)文化及社會文化。
前面提到了2021-2022我國碳纖維的擴產(chǎn)狀況,絕大部分依然在常規(guī)小絲束領(lǐng)域,而市場的發(fā)展(風電、碳碳復材、氣瓶等)的趨勢是大絲束(含高性能大絲束)及量身定制的特色小絲束,常規(guī)產(chǎn)品嚴重的供過于求,必然會產(chǎn)生慘烈價格廝殺,而價格戰(zhàn)之下,整個行業(yè)并無贏家。下游企業(yè)也是短時期開心,長期被拖累。有人說:“商場如戰(zhàn)場嘛,競爭不可避免”。競爭是為什么?行業(yè)全輸?shù)母偁幨橇夹愿偁庍€是惡意競爭?按此邏輯,可口可樂與百事可樂就不可能共存,波音與空客也不可能共存,世界就不需要反壟斷法去自廢武功。
回到我們碳纖維領(lǐng)域,我理解的工業(yè)文明有如下幾點:
認識行業(yè)的規(guī)律,逐步學習與掌握與之匹配的先進經(jīng)營思想:我們以日本三家碳纖維企業(yè)為例:東麗自1961進入行業(yè),數(shù)十年不盈利,按我們的性情,他們不得急死?他們不急,也沒有躺平,依然幾十年如一日的奮發(fā)圖強,他們清楚人類對碳纖維依然在學習曲線中,而其中,時間是最重要的輸入?yún)?shù)。我國的企業(yè)家,大都是承接發(fā)達國家轉(zhuǎn)移過來的成熟產(chǎn)業(yè)而成功的,成功帶來自信與自豪,誤以為無所不能。這些成熟行業(yè),國際上已經(jīng)完成了大部分的學習曲線,更多的小改小革的技術(shù)工作,而沒有太多開拓性的、顛覆性的、從零到一的艱難技術(shù)。碳纖維行業(yè)還有大量艱難技術(shù)等待人類去學習、摸索與攻克。我們需要認識行業(yè)規(guī)律,認真向國際先進企業(yè)去學習從事硬科技的經(jīng)營思想。而不是“急功近利”、“人有多大膽、地有多大產(chǎn)”的“大躍進”思維來從事硬科技產(chǎn)業(yè)。
要堅決摒棄惡性競爭的落后思維?!耙簧侥苋荻帷保咳毡具@座山,這幾十年,一直容著東麗、東邦與三菱三只老虎,有競爭,沒有聽說這三家搞價格血拼、搞死對手為快樂。在現(xiàn)代商業(yè)文明中,除了我們曾經(jīng)信奉的“弱肉強食”的“叢林法則”的模式,還有通過創(chuàng)新、協(xié)作、為社會創(chuàng)造更多價值的良性共生、共同發(fā)展的模式。碳纖維其實給了我們一個非常廣闊的生存發(fā)展空間,無論纖維品種、復材設(shè)計、成型工藝、廣泛的應(yīng)用,我們現(xiàn)有的每家企業(yè),都能找到適合于自己的空間,無需去窺視別人的疆土并侵犯之,我們應(yīng)該去尊重“開疆拓土”企業(yè)及他們獲取的正當利潤,要鄙棄因為眼紅而殺入這個領(lǐng)域,損人不利己的惡劣行為。
產(chǎn)業(yè)背后的資本需要更聰明于價值投資。中國碳纖維二十多年的發(fā)展的教訓中,除了某些企業(yè)家的頭腦發(fā)熱,背后也有“資本的躁動與盲目”的因素。日本有不少大型企業(yè)曾經(jīng)接觸與從事過碳纖維,看著碳纖維生意這么好,怎么不見新進入者,日本資本是沒有我們有錢還是不如我國資本的聰明?互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中有一句名言“站在風口上,豬都能飛起來”,當資本說我們碳纖維現(xiàn)在是“風口”時,我正告他:“碳纖維行業(yè)沒有豬,都是一群踏實做技術(shù)的人。如果你認為碳纖維現(xiàn)在是“風口”,恭喜你,豬也是這么想的,而且,這頭豬迎著風口也飛不起來的,只有代宰的命運”。2021-2022年的中國碳纖維,又處于一個新的歷史轉(zhuǎn)折點。對于資本,會有一種新型的折磨方式出現(xiàn):“欲哭無淚、欲罷不能、流血不止、生不如死?!蓖顿Y需謹慎!
5.碳纖維企業(yè)要勇當產(chǎn)業(yè)鏈龍頭,推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)
我國在新材料的發(fā)展產(chǎn)業(yè)政策上,總會提出“市場或應(yīng)用牽引”的概念。在研發(fā)項目的安排上,也理所應(yīng)當?shù)耐褢?yīng)用龍頭企業(yè)作為項目團隊的牽頭單位。這導致一個問題,因為應(yīng)用單位對碳纖維及其復合材料的不熟悉,他們認為碳纖維就是一個與鋼鐵、鋁合金、塑料類似的材料而已,他們本身很熟悉應(yīng)用的結(jié)構(gòu),做個材料替換,并非很難的事。這種思維會導致研發(fā)項目的夭折或勉強交差,對國家這方面的研發(fā)實力并無實際幫助。
問題在哪兒?我們清楚,一個結(jié)構(gòu)的完成,需要分析負荷,然后根據(jù)負荷做結(jié)構(gòu)設(shè)計,然后是材料與成型工藝的選擇。對于傳統(tǒng)材料,應(yīng)用單位只需要了解材料的性能,就能套入他們已有的設(shè)計與成型工藝之中。但是對于碳纖維復合材料,設(shè)計與成型工藝與傳統(tǒng)材料有巨大的區(qū)別。最終的結(jié)果是,應(yīng)用單位給碳纖維行業(yè)結(jié)構(gòu)負荷及工況,碳纖維復合材料領(lǐng)域完成大設(shè)計(包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、成型工藝設(shè)計、品控設(shè)計、材料及形態(tài)選擇等等專業(yè)工作)。僅從技術(shù)上,誰該來牽頭?
讓我們借鑒一下發(fā)達國家的經(jīng)驗,美國國會的技術(shù)評估辦公室OTS,曾經(jīng)在1988年出版《Advanced material by Design》(可設(shè)計的先進材料),書中介紹了:“美國商業(yè)應(yīng)用用戶認為:這些材料的應(yīng)用在未來 5 年內(nèi)不會盈利,而且需要 10 至 20 年的時間來解決技術(shù)問題,開發(fā)快速、低成本的制造方法。而且技術(shù)進化的迅速步伐可能使這些工藝過時。因此,在美國先進材料技術(shù)上的商業(yè)market pull(市場牽引)很少。對比美國,外國特別是日本的,正在追求一種“technology push”(技術(shù)推動)的方法,材料企業(yè)犧牲短期利潤,獲得必要的經(jīng)驗,以確保在未來巨大的市場份額。這種大膽的做法會使這些公司在開發(fā)全球市場方面獲得顯著優(yōu)勢。OTA 發(fā)現(xiàn):先進材料的長期使用經(jīng)驗是競爭的先決條件,美國商業(yè)應(yīng)用公司不應(yīng)該期望:技術(shù)問題被其他公司解決后,才介入具有競爭力的先進材料產(chǎn)品?!?我們簡單回顧碳纖維的應(yīng)用歷史就會發(fā)展,諸多工業(yè)應(yīng)用是碳纖維公司“技術(shù)推動”而來,并非“市場牽引”的成果。
鑒于上述的認知,我們的碳纖維企業(yè)需要聯(lián)合國內(nèi)外技術(shù)實力較強的復合材料設(shè)計公司 (不僅僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計,是個大設(shè)計概念,囊括復合材料整個制造鏈),與潛在應(yīng)用單位一起,共同推進產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的建設(shè)。這其中,首先要清晰地理解應(yīng)用的結(jié)構(gòu)負荷及運行條件的最優(yōu)狀態(tài),明確最佳匹配的碳纖維品種,找到或創(chuàng)新高效低成本的成型工藝,既不能為應(yīng)用單位現(xiàn)有金屬工藝所限,也不能為所謂傳統(tǒng)或經(jīng)典的復合材料工藝所限,更不能受市場目前的碳纖維品種所限,根據(jù)應(yīng)用的最根本的需求或期盼,大膽創(chuàng)造!當我們的碳纖維企業(yè)具備這樣的能力之后,你不做龍頭,舍你其誰?
如同玻璃纖維產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,碳纖維也有類似的光明前景。我們依然對去年報告預測的2030年50-60萬噸的數(shù)據(jù)保持樂觀。應(yīng)用市場的發(fā)展,為現(xiàn)有碳纖維產(chǎn)品提供一個百花齊放的機會;深入的生態(tài)建設(shè),為碳纖維產(chǎn)業(yè)增加多樣化的產(chǎn)品。每家碳纖維企業(yè)也會因此深耕自己的生態(tài)鏈,專心致志把產(chǎn)品打磨成國際水準。全行業(yè)需要加強基礎(chǔ)技術(shù)及工程技術(shù)的研發(fā)力度:除了對現(xiàn)有技術(shù)的提升,亟待開展“新一代碳纖維技術(shù)”的研究工作,讓我們的學術(shù)重新開始繁榮起來,讓企業(yè)與科研院校形成更加緊密、高效的研發(fā)聯(lián)盟,中國碳纖維一定有美好的明天!
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